【摘 要】
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进入21世纪以来,工业制造自动化技术在许多方面都取得了重大突破,其中自动导引运输车(Automated Guided Vehicle,AGV)因其简洁性、安全性、稳定性等特点在各领域得到了充分的运用,如仓库储存、车库泊车、货物搬运等领域。而注塑行业通过几十年的飞速发展,现已成为我国经济中的支柱型企业,本文针对现有的注塑行业中自动化运料方式基本依靠流水线、传输带或叉车导致运输柔性较差、成本较高的问题
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进入21世纪以来,工业制造自动化技术在许多方面都取得了重大突破,其中自动导引运输车(Automated Guided Vehicle,AGV)因其简洁性、安全性、稳定性等特点在各领域得到了充分的运用,如仓库储存、车库泊车、货物搬运等领域。而注塑行业通过几十年的飞速发展,现已成为我国经济中的支柱型企业,本文针对现有的注塑行业中自动化运料方式基本依靠流水线、传输带或叉车导致运输柔性较差、成本较高的问题,提出了一种适用于注塑行业的多AGV运输系统,拟实现注塑车间的物料自动化搬运。本文依托企业项目主要完成了以下工作内容:(1)针对生产规模较大的车间需要多台AGV协同合作,而任务分配顺序不合理,导致工作效率降低的问题,在一种基于距离和任务等待时间的权值自动更新的多属性调度算法的基础上,引入任务优先级;再将距离属性拓展为上料点距离和下料点距离;最后修改了该算法的权值更新机制,即通过计算未完成任务等待时间的方差变化,动态调整各属性的权值,以更合理的分配运输任务。通过仿真实验验证了该调度算法可以有效的减少AGV的运输距离和时间,从而提高运输系统的工作效率。(2)针对主流的传统单AGV路径规划算法在较大(高分辨率)地图上耗时较久的问题,在A*算法的基础上,提出了一种“切割+拼接+平滑”的路径规划方法。该方法的基本思想是通过把地图分割成若干个小地图,减少单次搜索的工作量,之后通过拼接和平滑的手段得到最终路径。通过仿真实验验证了该改进算法可有效的缩短在类似注塑车间这种较大环境下的路径规划时间,从而提升整个运输系统的工作效率。(3)针对多AGV运输系统中小车之间存在的冲突问题,根据下料点所在位置限制AGV的行驶方向,大幅降低AGV之间发生相向冲突的可能性;再在基于地图分割的A*算法的基础上,改进了一种基于时间窗的多AGV路径规划算法。该算法综合考虑了路径长短、时间和折点的影响,彻底消除了AGV之间发生冲突的可能性。通过仿真实验验证了该算法可以在不发生冲突的前提下规划出较优路径。(4)最后实现了本文所设计的多AGV系统上位机整体开发。该软件主要包括登录验证、地图设置、实时通讯、路径规划、任务添加、任务分配和实时监控等功能;该软件提供不同的工作模式,适用于不同规模的注塑车间。通过仿真实验验证了该上位机软件的简捷及有效性。
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